(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を有する回路基板に実装されるサージ抑制回路であり、
交流電源の第一極に接続して前記交流電源からの電流を流す第一ダイオードと前記交流電源の第二極に接続して前記交流電源からの電流を流す第二ダイオードとを有する整流回路と、
前記第一ダイオードに並列に接続するコンデンサと、
前記交流電源の第二極と前記第二ダイオードとを接続する配線に設けられる第二極側ランドと、
アースと接続する配線に設けられるアース側ランドと
を備えることを特徴とするサージ抑制回路。
【請求項２】
前記第二極側ランドと前記アース側ランドとの絶縁距離が３．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のサージ抑制回路。
【請求項３】
前記サージ抑制回路は、第一コンデンサとして前記コンデンサを備え、
前記サージ抑制回路は、さらに、
前記第二ダイオードに並列に接続する第二コンデンサと、
前記交流電源の第一極と前記第一ダイオードとを接続する配線に設けられる第一極側ランドとを備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のサージ抑制回路。
【請求項４】
前記サージ抑制回路は、第一コンデンサとして前記コンデンサを備え、前記アース側ランドとして第一アース側ランドと第二アース側ランドとを備え、
前記サージ抑制回路は、さらに、
前記第二ダイオードに並列に接続する第二コンデンサと、
前記交流電源の第一極と前記第一ダイオードとを接続する配線に設けられる第一極側ランドとを備える
ことを特徴とする請求項１記載のサージ抑制回路。
【請求項５】
前記第一極側ランドと前記第一アース側ランドとの絶縁距離と、前記第二極側ランドと前記第二アース側ランドとの絶縁距離とが３．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項４に記載のサージ抑制回路。
【請求項６】
前記絶縁距離は、１．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２または請求項５に記載のサージ抑制回路。
【請求項７】
前記絶縁距離は、２．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２または請求項５に記載のサージ抑制回路。
【請求項８】
前記絶縁距離は、２．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２または請求項５に記載のサージ抑制回路。
【請求項９】
前記サージ抑制回路は、前記回路基板を収納するケースであってアースに接続されるケースと接続するケース接続部を備え、
前記アース側ランドは、前記ケース接続部と接続する配線に設けられる
ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のサージ抑制回路。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載のサージ抑制回路と、
前記整流回路により整流された電流を制御し、制御した電流で光源を点灯させる点灯回路と
を備えることを特徴とする点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、外来サージを抑制するサージ抑制回路および点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
点灯装置に対して、回路動作に関係無く外来サージ（例えば、雷）のような外部エネルギーが加えられた場合、回路基板上のいずれかのランド同士の間や素子とケースとの間にて放電が生じることがある。この放電箇所の近くに耐電圧の低い素子がある場合、この素子が故障してしまう恐れがある。
【０００３】
ここで、この問題の発生を防止するため、例えば特許文献１のように電源の一極が接続されるパターンと、ケースと回路基板とが同電位で接続されるパターンとにランドを設けて、ランド間で外来サージを放電させる構造がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−５２１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように電源の一極側とケースと回路基板とが同電位で接続されている側とにランドを設けただけの場合、電源のもう一方の極とアースと間に外来サージが発生すると十分にエネルギーを抑制することが出来ず、回路素子が故障する。
また、ケース寸法や回路基板のパターンおよびレジストなどの条件により各ランドを適当な間隔で配置することができない場合、ランド間の電圧が放電させたい電圧に達してもランド間で放電が起こらず回路素子が故障する。
【０００６】
本発明は、例えば、放電用のランドを電源の両極側の適当な位置に配置できない場合に電源のどちらの極側に外来サージが発生しても回路素子が故障しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のサージ抑制回路は、配線を有する回路基板に実装されるサージ抑制回路であり、交流電源の第一極に接続して前記交流電源からの電流を流す第一ダイオードと前記交流電源の第二極に接続して前記交流電源からの電流を流す第二ダイオードとを有する整流回路と、前記第一ダイオードに並列に接続するコンデンサと、前記交流電源の第二極と前記第二ダイオードとを接続する配線に設けられる第二極側ランドと、アースと接続する配線に設けられるアース側ランドとを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、放電用のランドを電源の両極側の適当な位置に配置できない場合に電源のどちらの極側に外来サージが発生しても回路素子の故障を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における点灯装置１００の回路構成図。
【図２】実施の形態１におけるケース２００に収納された回路基板１９０を示す外観図。
【図３】実施の形態１における回路基板１９０のパターンを示す図。
【図４】実施の形態１において商用電源１０１のＨ側に外来サージが印加したときのサージ電流の流れを示す図。
【図５】実施の形態１において商用電源１０１のＮ側に外来サージが印加したときのサージ電流の流れを示す図。
【図６】実施の形態１における点灯装置１００の回路構成図の別例。
【図７】実施の形態２における点灯装置１００の回路構成図。
【図８】実施の形態２において商用電源１０１のＨ側に外来サージが印加したときのサージ電流の流れを示す図。
【図９】実施の形態２において商用電源１０１のＮ側に外来サージが印加したときのサージ電流の流れを示す図。
【図１０】実施の形態２における点灯装置１００の回路構成図の別例。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
電源の一方の極と接続するパターンとケースと接続するパターンとに放電用のランドを適当な間隔で設けると共に、整流回路を構成するダイオードのうち電源の他方の極からの電流を流すダイオードと並列に外来サージ抑制用のコンデンサを設けた外来サージ抑制回路について説明する。
外来サージとは、カミナリのような大きな外部エネルギーによって電気回路に生じる過電圧のことである。
【００１１】
図１は、実施の形態１における点灯装置１００の回路構成図である。
実施の形態１における外来サージ抑制回路の構成について、図１に基づいて以下に説明する。
【００１２】
点灯装置１００は、外来サージ抑制回路を使用する電気器具の一例である。以下に説明する外来サージ抑制回路は点灯装置１００以外の電気器具に使用しても構わない。
【００１３】
点灯装置１００は、電源整流回路１１０、光源点灯回路１２０および光源部１３０を備える。
電源整流回路１１０は、商用電源１０１から供給される交流電流を全波整流して交流電流を直流（脈流）電流に変換するダイオードブリッジである。但し、電源整流回路１１０は、ダイオードブリッジでなく、ダイオードを用いるその他の整流回路（例えば、二相全波整流回路）であっても構わない。
光源点灯回路１２０は、電源整流回路１１０により得られた直流電流を制御し、制御して得た直流電流を光源部１３０に供給して光源を点灯させる回路である。例えば、光源点灯回路１２０は、チョッパ回路を有し、チョッパ回路により直流電流を制御して光源に適した電圧を得る。
光源部１３０は、光源（例えば、ＬＥＤランプ）が接続される接続端子を備える。
【００１４】
以下、商用電源１０１の一方の極（ライン）側を「Ｈ（ホット）側」、商用電源１０１の他方の極側を「Ｎ（ニュートラル）側」という。
商用電源１０１のＨ側と接続する端子と商用電源１０１のＮ側と接続する端子を二重の円で図示する。
【００１５】
電源整流回路１１０を構成する４つのダイオードのうち商用電源１０１のＨ側と光源点灯回路１２０との間に接続して商用電源１０１のＨ側からの電流を光源点灯回路１２０へ流すダイオード１１１には、外来サージ抑制用のコンデンサを並列に接続する。
以下、外来サージ抑制用のコンデンサを「外来サージ抑制コンデンサ１９１」という。
【００１６】
また、商用電源１０１のＮ側に接続する配線とケースとの電気的な接続部（以下、「ケース接続部１９２」という）に接続する配線とのそれぞれに放電用のランドを設ける。
以下、商用電源１０１のＮ側に接続する配線に設けるランドを「電源Ｎ側放電ランド１９４」、ケース接続部１９２に接続する配線に設けるランドを「ケース接続部放電ランド１９３」という。
【００１７】
配線は、後述する回路基板（プリント基板ともいう）においてパターンを構成する銅箔（導電体）に相当する。
パターンは、回路基板の配線をレジスト（保護膜）で覆ったものである。
ランドは、レジストがかかっておらず配線が露出した部分である。
【００１８】
点灯装置１００の外来サージ抑制回路は回路基板上に実装され、その回路基板はケースに収納される。
【００１９】
図２は、実施の形態１におけるケース２００に収納された回路基板１９０を示す外観図である。
ケース２００に収納される回路基板１９０について、図２に基づいて以下に説明する。
図２（１）はケース２００に収納された回路基板１９０の端部を示した平面図であり、図２（２）はケース２００に収納された回路基板１９０を示した側面図である。
【００２０】
ケース２００は、外来サージ抑制回路を実装された回路基板１９０が固定されるケースボトム２１０と、回路基板１９０を覆うケーストップ２２０とを備える。
【００２１】
回路基板１９０には、ケース接続部１９２として金属片を設ける。
回路基板１９０に設けたケース接続部１９２とケースボトム２１０に設けたねじ接続部２３０とをねじ２３１で固定し、回路基板１９０とケースボトム２１０とを導通させる。
ケースボトム２１０はアースに接続され、回路基板１９０のケース接続部１９２はアースと同電位になる。
【００２２】
図３は、実施の形態１における回路基板１９０のパターンを示す図である。
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との位置関係について、図３に基づいて以下に説明する。
図３において、回路基板１９０のパターン部分を斜線で表す。
【００２３】
ケース接続部放電ランド１９３はケース接続部１９２が接続されるパターンＰｃ上に設け、電源Ｎ側放電ランド１９４は商用電源１０１のＮ側の極が接続されるパターンＰｎ上に設ける。
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４とを設ける位置として、ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との間隔（絶縁距離）が２．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下となる位置を選択する。
【００２４】
また、ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との間以外の異極間（電位差が生じるところ）の絶縁距離をケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との間隔より大きくする。例えば、６．０ｍｍ以上にすると好ましい。
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との間以外の異極間とは、例えば、ケースと回路基板１９０上の電子部品やリード線やランド（ケース接続部放電ランド１９３、電源Ｎ側放電ランド１９４を除く）などとの間のことである。以下、電子部品、リード線、ランド（ケース接続部放電ランド１９３、電源Ｎ側放電ランド１９４を除く）を「充電部」という。
また例えば、ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との間以外の異極間とは、整流回路の一極側（図１の点Ａ）と整流回路の他極側（図１の点Ｃ）に接続する充電部との間や整流回路の一極側と整流回路の他極側との間のことである。
【００２５】
図４は、実施の形態１において商用電源１０１のＨ側に外来サージが印加したときのサージ電流の流れを示す図である。
図５は、実施の形態１において商用電源１０１のＮ側に外来サージが印加したときのサージ電流の流れを示す図である。
外来サージが発生したときのサージ電流の流れについて、図４および図５に基づいて以下に説明する。
【００２６】
図４に示すように、商用電源１０１のＨ側と外来サージ抑制コンデンサ１９１（アース）との間に外来サージが印加した場合、サージ電流は矢印（１）および矢印（２）で示すように流れる。
まず、サージ電流はその多くが瞬間的に外来サージ抑制コンデンサ１９１に流れる（矢印（１））。このため、電源整流回路１１０には大きな電流が流れず、電源整流回路１１０がサージ電流によって故障しない。
また、サージ電流がケース接続部１９２で抑制（減衰）され、電源整流回路１１０の後方（整流後、下流）に位置する光源点灯回路１２０には外来サージ抑制コンデンサ１９１で抑制された電流が流れる（矢印（１））。このため、光源点灯回路１２０はサージ電流によって故障しない。
そして、サージ電流は光源点灯回路１２０を経由して電源Ｎ側放電ランド１９４に到達し、ケース接続部放電ランド１９３に放電される（矢印（２））。つまり、サージ電流は点灯装置１００の回路内を流れない。これにより、点灯装置１００を構成する回路素子の故障を防ぐことができる。
【００２７】
外来サージ抑制コンデンサ１９１が無い場合、サージ電流は電源整流回路１１０のダイオード１１１を流れて電源整流回路１１０（１１１）を故障させる。
さらに、サージ電流は抑制されずに光源点灯回路１２０を流れて光源点灯回路１２０の回路素子を故障させる。
【００２８】
図５に示すように、商用電源１０１のＮ側とケース接続部１９２との間に外来サージが印加した場合、サージ電流は電源Ｎ側放電ランド１９４とケース接続部放電ランド１９３との間で放電する（矢印（１））。
つまり、サージ電流は回路内を流れない。これにより、点灯装置１００を構成する回路素子の故障を防ぐことができる。
【００２９】
次に、放電ランド（１９３、１９４）間の絶縁距離について説明する。
【００３０】
商用電源（電力会社から供給される電力）の最大電圧は一般的に２５４Ｖ（ボルト）であり、商用電源電圧が２５４Ｖの場合、商用電源とアースとの間には最大で３６０Ｖ（ピーク電圧）が印加される。
このピーク電圧（３６０Ｖ）が印加される状態において放電ランド間で放電が起きない絶縁距離の最小値は「２．５ｍｍ」となる。
つまり、放電ランド間の絶縁距離を２．５ｍｍ以上にすれば、外来サージが発生していない時に放電ランド間で放電してしまうことを防ぐことができる。
【００３１】
一方、６ｋＶ（キロボルト）を超える外来サージが発生したときに放電ランド間で放電が起きないと、多くの電子部品は故障してしまう。典型的な故障では、整流回路を構成するダイオードブリッジが短絡破壊し、点灯装置のヒューズが断線する。許容電圧の高い電子部品を用いて外来サージに対する耐久性を高めることも可能であるが、部品のコストが高くなってしまう。
そこで、電気回路に６ｋＶの外来サージを印加したときに放電が起きる放電ランド間の絶縁距離を実験により計測した。その結果、放電ランド間を３．０ｍｍ以下の状態にしたときに放電ランド間で放電が起きることを確認した。なお、放電ランド間を３．１ｍｍにしたときに放電ランド間に放電を起こす外来サージの電圧は７ｋＶであった。
【００３２】
したがって、放電ランド間の絶縁距離は２．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００３３】
上記（例えば、図１）では、商用電源１０１のＮ側に電源側の放電ランドを設けている。
この理由は、回路基板１９０のパターンレイアウトが、ケース接続部放電ランド１９３と電源側の放電ランドとの間隔を２．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下にするには商用電源１０１のＮ側のパターン上に電源側の放電ランドを設ける必要のあるパターンレイアウトだからである（図３参照）。
ケース接続部放電ランド１９３との間隔を２．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下にして放電ランドを設けられないＨ側には、外来サージ抑制コンデンサ１９１を設けている。
【００３４】
つまり、回路基板１９０のパターンレイアウトが電源側の放電ランドを商用電源１０１のＨ側のパターン上に設ける必要があるパターンレイアウトである場合、外来サージ抑制コンデンサ１９１を設ける側と電源側の放電ランドを設ける側とは入れ替わる。
【００３５】
パターンレイアウトとは、回路基板１９０のパターン全体を構成する複数の部分的なパターンの配置のことである。
【００３６】
図６に、外来サージ抑制コンデンサ１９１を設ける側と電源側の放電ランドを設ける側とを入れ替えた点灯装置１００の回路構成を示す。
図６において、外来サージ抑制コンデンサ１９１は、商用電源１０１のＮ側と光源点灯回路１２０との間に接続して商用電源１０１のＮ側からの電流を光源点灯回路１２０へ流すダイオード１１２に並列に接続している。
また、電源側の放電ランド（電源Ｈ側放電ランド１９５）は、商用電源１０１のＨ側に接続する配線に設けられている。
【００３７】
また、ケース接続部１９２は、アースと接続する部分（アースと同電位になる部分）の一例である。ケース接続部放電ランド１９３は、アースと接続する配線であれば外来サージ抑制コンデンサ１９１と接続する配線以外の配線に設けられても構わない。
【００３８】
なお、放電ランド間の絶縁距離（空間距離あるいは沿面距離）として適する最小値は、商用電源の電圧の大きさによって異なり、例えば、商用電源がＡＣ２００Ｖのときには放電ランド間の絶縁距離は２．０ｍｍ以上、商用電源がＡＣ１００Ｖのときには放電ランド間の絶縁距離は１．０ｍｍ以上であればよい。
【００３９】
実施の形態２．
外来サージ抑制コンデンサを商用電源１０１の両極側に設けると共に、電源側の放電ランドを商用電源１０１の両極側に設ける形態について説明する。
以下、実施の形態１と異なる事項について主に説明する。説明を省略する事項は実施の形態１と同様である。
【００４０】
図７は、実施の形態２における点灯装置１００の回路構成図である。
実施の形態２における外来サージ抑制回路の構成について、図７に基づいて以下に説明する。
【００４１】
電源整流回路１１０を構成するダイオードのうちダイオード１１１とダイオード１１２とのそれぞれに外来サージ抑制コンデンサ（１９１ａ、１９１ｂ）が並列に接続されている。
【００４２】
また、商用電源１０１の両極側（Ｎ側、Ｈ側）に放電ランド（１９４、１９５）が設けられている。
【００４３】
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との絶縁距離、ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｈ側放電ランド１９５との絶縁距離は共に２．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、回路基板１９０上の他の異極間の絶縁距離より短い。
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との絶縁距離、ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｈ側放電ランド１９５との絶縁距離は同じでなくてよい。
【００４４】
図８は、実施の形態２において商用電源１０１のＨ側に外来サージが印加したときのサージ電流の流れを示す図である。
商用電源１０１のＨ側と外来サージ抑制コンデンサ１９１との間に外来サージが印加した場合のサージ電流の流れについて、図８に基づいて以下に説明する。
【００４５】
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｈ側放電ランド１９５との距離に対して外来サージの電圧が大きい場合、サージ電流はケース接続部放電ランド１９３と電源Ｈ側放電ランド１９５との間で放電する（矢印（３））。
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｈ側放電ランド１９５との距離に対して外来サージの電圧が小さい場合、サージ電流はケース接続部放電ランド１９３と電源Ｈ側放電ランド１９５との間で放電しない。サージ電流は外来サージ抑制コンデンサ１９１ａを流れて抑制され、外来サージ抑制コンデンサ１９１ｂを経由して電源Ｎ側放電ランド１９４に到達し、電源Ｎ側放電ランド１９４からケース接続部放電ランド１９３へ放電する（矢印（１）（２））。ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との距離はケース接続部放電ランド１９３と電源Ｈ側放電ランド１９５との距離より短いものとする。
【００４６】
図９は、実施の形態２において商用電源１０１のＮ側に外来サージが印加したときのサージ電流の流れを示す図である。
商用電源１０１のＮ側と外来サージ抑制コンデンサ１９１との間に外来サージが印加した場合のサージ電流の流れについて、図９に基づいて以下に説明する。
【００４７】
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との距離に対して外来サージの電圧が大きい場合、サージ電流はケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との間で放電する（矢印（１））。
ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との距離に対して外来サージの電圧が小さい場合、ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との間で放電しない。サージ電流は外来サージ抑制コンデンサ１９１ｂを流れて抑制され、外来サージ抑制コンデンサ１９１ａを経由して電源Ｈ側放電ランド１９５に到達し、電源Ｈ側放電ランド１９５からケース接続部放電ランド１９３へ放電する（矢印（２）（３））。ケース接続部放電ランド１９３と電源Ｈ側放電ランド１９５との距離はケース接続部放電ランド１９３と電源Ｎ側放電ランド１９４との距離より短いものとする。
【００４８】
図１０は、実施の形態２における点灯装置１００の回路構成図の別例である。
図１０に示すように、ケース接続部放電ランド（１９３ａ、１９３ｂ）を複数設けてもよい。
ケース接続部放電ランド１９３ａはケース接続部１９２が設けられたパターン内で電源Ｈ側放電ランド１９５と対向する部分に設け、ケース接続部放電ランド１９３ｂはケース接続部１９２が設けられたパターン内で電源Ｎ側放電ランド１９４と対向する部分に設ける。
また、複数のケース接続部放電ランド（１９３ａ、１９３ｂ）は、回路基板１９０のパターン全体を構成する複数の部分的なパターンのうちそれぞれに異なるパターンに設けてもよい。ケース接続部放電ランドを設ける部分的なパターンはアースに接続されるものとする。
ケース接続部放電ランドを電源側の放電ランド毎に設けることにより、放電ランド間で外来サージを放電し易くなる。
【符号の説明】
【００４９】
１００  点灯装置、１０１  商用電源、１１０  電源整流回路、１１１，１１２，１１３，１１４  ダイオード、１２０  光源点灯回路、１３０  光源部、１９０  回路基板、１９１，１９１ａ，１９１ｂ  外来サージ抑制コンデンサ、１９２，１９２ａ，１９２ｂ  ケース接続部、１９３，１９３ａ，１９３ｂ  ケース接続部放電ランド、１９４  電源Ｎ側放電ランド、１９５  電源Ｈ側放電ランド、２００  ケース、２１０  ケースボトム、２２０  ケーストップ、２３０  ねじ接続部、２３１  ねじ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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